Question

14．某化学小组用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取氯化铜，其实验流程如下所示：

已知：

金属离子	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+	1.9	3.2
Fe2+	7.0	9.0
Cu2+	4.7	6.7

提供的试剂：A．NaOH    B．H₂O₂    C．Na₂CO₃    D．CuO
（1）步骤②反应的离子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．步骤③中调节溶液pH的范围是3.2～4.7之间．
（2）如何判断沉淀Ⅱ已洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化，再滴入硝酸银溶液，没有白色沉淀生成，说明洗涤干净，否则洗涤不干净．
（3）步骤④的方法是加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，
（4）步骤⑤要得到无水氯化铜，需要在赶在的HCl气流中加热CuCl₂•2H₂O其原因是干燥的HCl气流既可抑制Cu²⁺的水解，还能带走CuCl₂•2H₂O受热产生的水汽．
（5）若用电解法精炼铜，则阴极的电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu．

Answer 1

分析 粗CuO中含有FeO和不溶于酸的杂质，将粗CuO溶于过量盐酸，发生的反应有FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O、CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，然后过滤，得到沉淀I为不溶于酸的杂质，溶液I中溶质为FeCl₂、CuCl₂和HCl，向溶液I中加入X、Y然后调节pH过滤，得到沉淀II、溶液II，除去溶液中的FeCl₂，根据氢氧化物沉淀需要的pH知，应该先将FeCl₂氧化为铁盐，为不引进新的杂质，氧化剂X应该为H₂O₂，然后向溶液中加入CuO等调节溶液的pH，使铁离子转化为Fe（OH）₃过滤除去，然后将溶液II蒸发浓缩、冷却结晶得到CuCl₂.2H₂O，最后在HCl氛围中加热CuCl₂.2H₂O得到CuCl₂，防止氯化铜水解．

解答 解：粗CuO中含有FeO和不溶于酸的杂质，将粗CuO溶于过量盐酸，发生的反应有FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O、CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，然后过滤，得到沉淀I为不溶于酸的杂质，溶液I中溶质为FeCl₂、CuCl₂和HCl，向溶液I中加入X、Y然后调节pH过滤，得到沉淀II、溶液II，除去溶液中的FeCl₂，根据氢氧化物沉淀需要的pH知，应该先将FeCl₂氧化为铁盐，为不引进新的杂质，氧化剂X应该为H₂O₂，然后向溶液中加入CuO等调节溶液的pH，使铁离子转化为Fe（OH）₃过滤除去，然后将溶液II蒸发浓缩、冷却结晶得到CuCl₂.2H₂O，最后在HCl氛围中加热CuCl₂.2H₂O得到CuCl₂，防止氯化铜水解．
（1）步骤②是过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，反应离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；步骤③是调节溶液的pH，使铁离子转化为Fe（OH）₃过滤除去，当铁离子完全沉淀时溶液的pH为3.2，当铜离子出现沉淀时溶液的pH为4.7，调节溶液的pH要除去铁离子而不能除去铜离子，所以溶液的pH范围为3.2～4.7之间，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；3.2～4.7之间；
（2）沉淀Ⅱ为氢氧化铁，会附着氯离子，检验是否洗涤干净方法：取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化，再滴入硝酸银溶液，没有白色沉淀生成，说明洗涤干净，否则洗涤不干净，
故答案为：取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化，再滴入硝酸银溶液，没有白色沉淀生成，说明洗涤干净，否则洗涤不干净；
（3）步骤④是从溶液中获得晶体，需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到，
故答案为：加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
（4）步骤⑤要得到无水氯化铜，需要在干燥的HCl气流中加热CuCl₂•2H₂O，是为了抑制铜离子的水解，得到氯化铜晶体，同时带走产生的水蒸气；
故答案为：干燥的HCl气流既可抑制Cu²⁺的水解，还能带走CuCl₂•2H₂O受热产生的水汽；
（5）若用电解法精炼铜，则阴极的电极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu．

点评 本题属于化学工业流程题目，涉及物质的分离和提纯、对操作与试剂的分析评价、电解原理应用等，关键理解工艺流程原理，是高考常考题型，较好的考查学生对知识迁移应用，题目难度中等．